一種長距離多臺泵協同調速系統的製作方法

2023-05-18 08:28:31

本實用新型涉及泵送技術領域，具體的講是一種長距離多臺泵協同調速系統。

背景技術：

在我國經濟高速增長、特別是近幾年冶金、石化、石油、化肥等行業的持續穩定發展中，隨著能源的價格提升，運輸成本已越來越高，而利用水力管道輸送固體材料，與其它運輸條件（如鐵路、公路）相比，具有運輸距離短、基建投資少，對地形適應及可利用高差勢能，不佔或少佔土地，不汙染環境及不受外界條件幹擾，可實現連續作業，技術可靠，運輸費僅為鐵路、公路的1/6～1/10等諸多優點，實現了經濟、環境的可持續發展。

在長距離漿體管道輸送中通常要設置多臺正排量泵，現有技術中均是通過HMI給泵進行速度的調節，現有泵送技術，作為控制終端的人機界面HMI將控制信號輸入到泵上，這種泵送系統雖然在前期的泵站建設中容易搭建，但是在實際使用中存在嚴重的技術缺陷，尤其是當任意一臺泵因檢修完畢需要投入運行時，由於運行的兩臺泵是在高速運行中，如果投入檢修好的泵，那將使檢修的泵在很短時間內提升到運行泵的速度，這極大的因主泵速度上升過快導致高壓變頻器模塊損壞以及出口壓力急劇上升帶來的相應設備的振動，給設備帶來極大的傷害，進而導致整個泵送系統紊亂，嚴重影響了漿體管道輸送效率，增加了管線運行風險。

因此需要一種結構簡單，避免因新投入一臺泵而使設備損壞、壓力升高，能保證漿體管道運輸效率，提高對各泵的控制效率和泵站整體的泵送能力，降低了漿體管道輸送成本的一種長距離多臺泵協同調速系統。

技術實現要素：

本實用新型針對現有泵送技術，無法協同調節多臺泵的流速，導致因流速不均，高壓變頻器模塊損壞以及出口壓力急劇上升帶來的相應設備的振動，給設備帶來極大的傷害，進而導致整個泵送系統紊亂，嚴重影響了漿體管道輸送效率，增加了管線運行風險的問題，提供一種長距離多臺泵協同調速系統。

本實用新型解決上述技術問題，採用的技術方案是，一種長距離多臺泵協同調速系統包括依次連接的操控終端、輸入模塊、協同單元和輸出模塊。其中操控終端還與選擇單元連接，選擇單元與協同單元連接，輸出模塊分別與兩個以上的變頻器連接，變頻器每個均與一臺泵連接，泵每臺均與一條支流管連通，支流管與匯流管連接。

這樣設計的目的在於，通過在將操控終端與輸入模塊、協同單元和輸出模塊連接，讓新投入運行的泵處於非協同狀態並可以對其進行速度的調節，同時對其他泵進行速度的調節，隨著新投入泵速度的不斷提高而降低其他泵的速度，使主泵出口壓力保持平穩，當非協同泵的速度與其他泵的速度差不多一致時，把非協同的主泵改為協同運行，這樣兩臺以上的泵的速度就完成協同，這樣完全避免了因投入新的泵而導致整個泵站的出口壓力以及相應設備損壞的問題，保證了漿體管道運輸效率。

進一步的，操控終端包含HMI，輸入模塊包含A/D轉換器和設置在管道中的傳感器，協同單元包含CPU，輸出模塊包含A/D轉換器，選擇單元包含數據選擇器。

協同單元通過CPU並基於操控終端的輸入數據而控制各實際泵的工作，其中輸入數據包括速度給定數據、泵協同狀態，通過對輸入模塊以及選擇單元的處理後把數據給到輸出模塊。輸入模塊將操控終端的輸入數據進行處理後提供給協同單元。選擇單元將操控終端的泵協同狀態進行處理後提供給協同單元。輸出模塊將協同單元的信號輸出給各變頻器，通過變頻器實現對泵流速的調整。

進一步的，支流管彼此間並行連接。

可選的，傳感器為流量傳感器，流量傳感器分別設置在每臺泵出口處。

這樣設計的目的在於，通過設置在每臺泵出口處的流量傳感器，可以統計出各臺泵的實時流量，從而方便流量數據的採集和反饋，提高了整個系統的精準性。

可選的，傳感器為壓力傳感器，所述壓力傳感器設置在匯流管出口處。

這樣設計的目的在於，通過設置在匯流管出口處的壓力傳感器，可以統計出匯流管出口處的實時管壓，從而方便管壓數據的採集和反饋，提高了整個系統的精準性。

可選的，支流管上還設置有流量調節閥，流量調節閥位於泵與匯流管之間。。

可選的，流量調節閥包括調節閥底座、調節閥芯和調節閥墊，調節閥底座和調節閥芯均為管狀結構，調節閥底座的一端與支流管固定連接，另一端與調節閥芯連接，調節閥芯的另一端設有凸起，調節閥墊套接在調節閥芯上，且靠近凸起。

這樣設計的目的在於，通過在泵與匯流管之間設置流量調節閥，不僅可以通過變頻器對泵進行流量的調控，還可以通過流量調節閥對流量進行控制，從而避免因投入新的泵而導致整個泵站的出口壓力以及相應設備損壞的問題。

同時，由於調節閥芯末端設有凸起，當管道內的流速較大時，調節閥墊積壓在凸起上，凸起起到了支撐調節閥墊的作用，水壓越大，橡膠墊變形越大，與底座的間隙越小；反之，間隙越大，從而控制調節高水壓時水的流量。

可選的，流量調節閥還包括液壓杆，液壓杆一端與調節閥底座連接，另一端與調節閥墊連接，液壓杆的控制器與輸出模塊連接。

這樣設計的目的在於，通過設置的液壓杆實現對調節閥墊的控制，由於液壓杆的控制器與輸出模塊連接，操控終端可以智能控制調節閥墊的位置。

本實用新型的有益效果至少包括以下之一；

1、通過在將操控終端與輸入模塊、協同單元和輸出模塊連接，讓新投入運行的泵處於非協同狀態並可以對其進行速度的調節，同時對其他泵進行速度的調節，隨著新投入泵速度的不斷提高而降低其他泵的速度，使主泵出口壓力保持平穩，當非協同泵的速度與其他泵的速度差不多一致時，把非協同的主泵改為協同運行，這樣兩臺以上的泵的速度就完成協同，這樣完全避免了因投入新的泵而導致整個泵站的出口壓力以及相應設備損壞的問題，保證了漿體管道運輸效率。

2、協同單元通過CPU並基於操控終端的輸入數據而控制各實際泵的工作，其中輸入數據包括速度給定數據、泵協同狀態，通過對輸入模塊以及選擇單元的處理後把數據給到輸出模塊。輸入模塊將操控終端的輸入數據進行處理後提供給協同單元。選擇單元將操控終端的泵協同狀態進行處理後提供給協同單元。輸出模塊將協同單元的信號輸出給各變頻器，通過變頻器實現對泵流速的調整。

3、通過設置在每臺泵出口處的流量傳感器，可以統計出各臺泵的實時流量，從而方便流量數據的採集和反饋，提高了整個系統的精準性。

4、通過設置在匯流管出口處的壓力傳感器，可以統計出匯流管出口處的實時管壓，從而方便管壓數據的採集和反饋，提高了整個系統的精準性。

5、通過在泵與匯流管之間設置流量調節閥，不僅可以通過變頻器對泵進行流量的調控，還可以通過流量調節閥對流量進行控制，從而避免因投入新的泵而導致整個泵站的出口壓力以及相應設備損壞的問題。

6、調節閥芯末端設有凸起，當管道內的流速較大時，調節閥墊積壓在凸起上，凸起起到了支撐調節閥墊的作用，水壓越大，橡膠墊變形越大，與底座的間隙越小；反之，間隙越大，從而控制調節高水壓時水的流量。

7、通過設置的液壓杆實現對調節閥墊的控制，由於液壓杆的控制器與輸出模塊連接，操控終端可以智能控制調節閥墊的位置。

附圖說明

圖1為一種長距離多臺泵協同調速系統結構示意圖；

圖2為泵、支流管、流量調節閥和匯流管結構示意圖；

圖3為流量調節閥結構示意圖；

圖中標記為：101為第一泵、102為第二泵、103為第三泵、201為第一支流管、202為第二支流管、203為第三支流管、301為第一流量傳感器、302為第二流量傳感器、303為第三流量傳感器、401為第一流量調節閥、402為第二流量調節閥、403為第三流量調節閥、5為匯流管、6為壓力傳感器。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點能夠更加清晰明白，以下結合附圖和實施例對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型保護內容。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「一端」、「中央」、「周向」、「上」、「內側」、「外側」、「另一端」、「中部」、「頂部」、「一側」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

實施例1

如圖1 所示，一種長距離多臺泵協同調速系統結構示意圖，一種長距離多臺泵協同調速系統包括依次連接的操控終端、輸入模塊、協同單元和輸出模塊。其中操控終端包含HMI，且操控終端還與選擇單元連接，選擇單元包含數據選擇器，且選擇單元還與協同單元連接，輸入模塊包含A/D轉換器和設置在管道中的傳感器，協同單元包含CPU，輸出模塊包含A/D轉換器，且輸出模塊分別與兩個以上的變頻器連接，變頻器每個均與一臺泵連接，泵每臺均與一條支流管連通，支流管與匯流管5連接。

使用時協同單元通過CPU並基於操控終端的輸入數據而控制各實際泵的工作，其中輸入數據包括速度給定數據、泵協同狀態，通過對輸入模塊以及選擇單元的處理後把數據給到輸出模塊。輸入模塊將操控終端的輸入數據進行處理後提供給協同單元。選擇單元將操控終端的泵協同狀態進行處理後提供給協同單元。輸出模塊將協同單元的信號輸出給各變頻器，通過變頻器實現對泵流速的調整。

實施例2

如圖2所示，泵、支流管、流量調節閥和匯流管結構示意圖，第一支流管201上依次連接有第一泵101、第一傳感器301、第一流量調節閥401，第二支流管202上依次連接有第二泵102、第二傳感器302、第二流量調節閥402，第三支流管203上依次連接有第三泵103、第三傳感器303、第三流量調節閥403，第一支流管201、第二支流管202和第三支流管203並行設置最後分別與匯流管5連接。匯流管5出口處設置有壓力傳感器6。

實施例3

如圖3所示，流量調節閥結構示意圖，流量調節閥包括調節閥底座7、調節閥芯8和調節閥墊10，調節閥底座7為管狀結構，一端與支流管固定連接，另一端與調節閥芯8連接，調節閥芯8為管狀結構，末端設有凸起11，調節閥墊10套接在調節閥芯8尾部，靠近凸起11。流量調節閥還包括液壓杆9，液壓杆一端與調節閥底座7連接，另一端與調節閥墊10連接，液壓杆9的控制器與輸出模塊連接。